童鑫/王志明ACS Nano | 定制反I型环保胶体量子点用于近红外光学突触与人工视觉系统

电子科技大学童鑫和王志明教授团队设计并制备出一种具有反I型能带结构的ZnSe/InP QDs,通过铜（Cu）掺杂，调控了环保型反向型I型ZnSe/InP QDs，成功将光响应范围从可见光扩展至近红外区域。

摘要

胶体量子点（QDs）因其可溶液加工性和可调带隙，正在成为构建近红外（NIR）光电探测器（PDs）和人工光电突触的潜在候选材料。然而，目前大多数基于QDs的近红外光电器件仍使用掺有有害重金属（如铅（Pb）和汞（Hg））的量子点，这对健康和环境构成潜在风险。在本研究中，我们通过铜（Cu）掺杂，调控了环保型反向型I型ZnSe/InP QDs，成功将光响应范围从可见光扩展至近红外区域。瞬态吸收光谱分析揭示了Cu掺杂状态在ZnSe/InP QDs中的存在，这些掺杂状态促进了光生载流子的提取，从而增强了光电探测性能。具体来说，在400 nm照射下，Cu掺杂的ZnSe/InP QDs基光电探测器展示了从紫外（UV）到近红外的宽光谱光电探测，响应度达到70.5 A W⁻¹，探测度为2.8 × 10¹¹琼斯，超过了未掺杂ZnSe/InP QDs基光电探测器的性能（分别为49.4 A W⁻¹和1.9 × 10¹¹琼斯）。更重要的是，ZnSe/InP QDs基光电探测器在近红外光照射下表现出了短期可塑性（STP）、长期可塑性（LTP）以及学习—强化—重学习等类似突触特性，这些特性进一步用于构建光电探测器阵列设备，用于模拟未来光学神经形态应用中的人工视觉系统。

来源：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c10795